estudo de três sistemas de imobilização utilizados em...
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Estudo de três sistemas de imobilização
utilizados em Radioterapia – perspetiva atual e
futura
Mestrando: Marco Alexandre Amador Caetano
Orientador: Fátima Monsanto (ESTSeL)
Mestrado em Radioterapia
Lisboa, Janeiro de 2014
Instituto Politécnico de Lisboa
Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa
ii
Instituto Politécnico de Lisboa
Escola Superior de Tecnologia da Saúde de Lisboa
Estudo de três sistemas de imobilização
utilizados em Radioterapia – perspetiva atual e
futura.
Mestrando: Marco Alexandre Amador Caetano
Orientador: Fátima Monsanto (ESTSeL)
Júri: Elisabete Almeida Carolino
Anabela Gregório Dias
Mestrado em Radioterapia
Lisboa, Janeiro de 2014
(Esta versão inclui as críticas e sugestões feitas pelo júri)
iii
Dedicatória
Ao suporte e ajuda
da minha esposa
Débora
e à paciência da minha filha
Ester
que dispensou várias horas
de brincadeira.
iv
Agradecimento
Com sincero agradecimento à Professora Fátima Monsanto pelo apoio prestado no
desenvolvimento desta investigação, bem como à Professora Elisabete Carolino pelo
acompanhamento e aconselhamento estatístico.
Já Sócrates, o filósofo, disse “Para conseguir amizade de uma pessoa digna é preciso
desenvolver em nós as qualidades que naqueles admiramos.” Um agradecimento em
especial à Cecília, Miriam e Hamilton.
v
Resumo
Em oncologia e de acordo com a literatura, 50 a 60% dos doentes realizam
Radioterapia. Destes, cerca de 40% são integrados em esquema de tratamentos de
Radioterapia paliativa. Um aspeto fulcral para o sucesso da realização do tratamento
de Radioterapia consiste no posicionamento adequado do doente, e tentar garantir
que este posicionamento seja reprodutível entre as diversas sessões de tratamento.
Os sistemas de imobilização tem um papel preponderante para garantirem este
requisito, No entanto, verifica-se no dia-a-dia que os sistemas disponíveis
comercialmente nem sempre apresentam a melhor solução que garanta um
posicionamento confortável ao doente, logo poderá dificultar a sua imobilização. Para
além disto é essencial contar com a colaboração do doente, devendo este ser
informado e treinado para se manter imóvel durante o tratamento.
É objetivo deste estudo recolher informações bibliográficas sobre a utilização de
equipamentos de imobilização, tendo como critérios de análise o conforto para o
doente e a reprodutibilidade do posicionamento diário, com maior enfase em tumores
de cabeça e pescoço, mama e pélvicos. Com base nas informações bibliográficas, foi
realizado um estudo prático com um grupo de 19 doentes consecutivos tratados em
colchão de vácuo, no Centro Oncológico Drª Natália Chaves.
Considera-se que os três sistemas de imobilização (sistema de fixação de máscaras,
apoio de mama e imobilizadores pélvicos) atualmente utilizados poderão ser
melhorados. Os dados estatísticos na reprodutibilidade do colchão de vácuo justificam
a oportunidade para melhorar os sistemas de imobilização. Neste sentido com este
trabalho, pretende-se apresentar uma proposta de mesa de tratamento robotizada que
teoricamente, poderá aumentar o conforto do doente durante tratamento e,
consequentemente a reprodutibilidade ao longo do tratamento de Radioterapia.
Palavras-chaves: Radioterapia; sistemas de imobilização; reprodutibilidade;
posicionamento.
vi
Abstract
According to the literature, 50 to 60% of all oncology patients receive radiotherapy
treatment. From these patients, about 40% receive radiotherapy with palliative
intention.
A major factor for the success of the radiotherapy treatment is the right patient setup
and the assurance that this setup will be reproducible during all treatment sessions.
Immobilization devices play a major role in achieving these requirements. However, on
daily practice, the devices available on the market aren’t always the best way to ensure
a comfortable patient setup, which may hinder immobilization. Besides, one needs to
rely on patient’s will to collaborate, making patient information and training so important
to assure he remains still during treatment sessions.
This study’s goal is to obtain bibliographic information about the use of immobilization
devices, analyzing its comfort for the patient and daily setup reproducibility, for head
and neck, breast and pelvic tumors setup. A study for vac-lok cushions was also made,
including 19 consecutive patients from Centro Oncológico Dr.ª Natália Chaves whose
setup was made using this device.
Conclusions were that the three immobilization devices in literature (mask systems,
breast board and pelvice devices) currently used can be improved. Statistic data on
reproducibility using the vac-lok cushion also justifies the opportunity to improve
immobilization devices. Therefore, it is presented in this study the idea for a robotic
treatment couch which will, in theory, be able to increase patient’s comfort and
reproducibility of setup during radiotherapy treatment.
Keywords: Radiotherapy, Immobilization devices, Reproducibility, patient setup.
vii
Índice
Dedicatória ................................................................................................................... iii
Agradecimento ............................................................................................................. iv
Resumo ........................................................................................................................ v
Abstract ........................................................................................................................ vi
Índice ........................................................................................................................... vii
Índice de Quadros ........................................................................................................ ix
Índice de Tabelas ......................................................................................................... x
Índice de Figuras .......................................................................................................... xi
Siglas e Abreviaturas ................................................................................................... xii
1 – Introdução ............................................................................................................... 1
1.1 – Justificação ...................................................................................................... 2
1.2 – Objetivos .......................................................................................................... 3
2 – Materiais e Métodos ............................................................................................... 7
3 – Resultados ............................................................................................................ 11
3.1 – Sistema de imobilização e localização – estudo bibliográfico ......................... 11
3.1.1 – Sistema de localização e imobilização da região anatómica de cabeça e
pescoço ............................................................................................................... 12
3.1.2 – Sistema de localização e imobilização da região anatómica da mama .... 15
3.1.3 – Sistema de localização e imobilização da região pélvica ......................... 18
3.2 – Desvios obtidos com o colchão de vácuo – resultados experimentais ............ 20
3.2.1 – Análise estatística .................................................................................... 20
3.2.2 – Análise dos erros aleatórios e sistemáticos .............................................. 23
3.3 – Evolução da mesa de tratamento ................................................................... 26
3.4 – Projeto de mesa de tratamento robotizada ..................................................... 29
3.4.1 – Características físicas da mesa ............................................................... 30
3.4.2 – Validação virtual da mesa robotizada em condições de tratamento ......... 34
4 – Discussão ............................................................................................................. 39
viii
5 – Conclusão ............................................................................................................. 43
6 – Bibliografia ............................................................................................................ 47
7 – Anexo I ................................................................................................................. 53
7 – Anexo II ................................................................................................................ 55
ix
Índice de Quadros
Quadro 1 - Caracterização dos doentes e aquisição diária de imagem para correção de
desvios .................................................................................................................. 9
Quadro 2 - Número de doentes em cada momento temporal de aquisição. ................ 10
Quadro 3 - Análise de média do desvio padrão, máximo e mínimo nos três momentos
de aquisição. ....................................................................................................... 20
Quadro 4 - Resumo dos casos e diagrama de extremos e quartis dos desvios
observados nas três direções em X, Y e Z. .......................................................... 21
Quadro 5 - Histogramas da distribuição dos desvios observados nas direções X, Y e Z.
............................................................................................................................ 22
Quadro 6 - Histogramas com as percentagens cumulativas da distribuição dos desvios
observados nas direções X, Y e Z. ...................................................................... 23
Quadro 7- Histogramas da distribuição dos desvios sistemáticos para as direções X, Y,
Z. ......................................................................................................................... 24
Quadro 8 - Histogramas da distribuição dos erros aleatórios para as direções X, Y, Z.
............................................................................................................................ 25
x
Índice de Tabelas
Tabela 1 - Os dez tumores mais frequentes nos homens no ROR-Sul, 2000 – 2001 .... 4
Tabela 2 - Os dez tumores mais frequentes nas mulheres no ROR-Sul, 2000 – 2001 .. 5
Tabela 3 - Os dez tumores mais frequentes no ROR-Sul, 2000-2001 ........................... 5
Tabela 4 - Média, desvio padrão, mínimo, máximo para os desvios sistemáticos em
cada uma das direções. ....................................................................................... 24
Tabela 5 - Mínimo, máximo e desvio padrão para os erros aleatórios para cada uma
das direções X, Y, Z. ........................................................................................... 25
Tabela 6 - Caraterísticas físicas da mesa robotizada .................................................. 31
Tabela 7 - Proporção dos materiais utilizados na construção da mesa nas duas
hipóteses apresentadas. ...................................................................................... 35
xi
Índice de Figuras
Figura 1 - a) apoio de cabeça e pescoço standard, b) apoio de cabeça individualizado.
Fonte: estudo de Antonetta C. Houwelings et al. ................................................. 13
Figura 2 - Zona de interesse na avaliação dos deslocamentos: a) zona de cabeça e
pescoço, b) crânio, c) mandíbula, d) C1 a C3, e) C4 a C6. Fonte estudo de
Antonetta C. Houweling et al................................................................................ 14
Figura 3 - Plataforma de tratamento em decúbito ventral com dispositivo de
posicionamento de braços. Fonte: estudo de Anna Kirby et al. ............................ 16
Figura 4 - Esquema ilustrativo do percurso do doente desde o scanner por laser ao
tratamento em mesa robotizada. ......................................................................... 30
Figura 5 - Esquema das condições simuladas para avaliação de atenuação da mesa
robotizada, sob diferentes hipóteses simples de constituição. ............................. 36
Figura 6 - Esquema das condições simuladas para avaliação da atenuação da mesa
robotizada, sob diferentes hipóteses complexas de constituição da mesa. .......... 37
Figura 7 - Perfil de dose no eixo central com normalização para a água. ................... 37
Figura 8 - Esquema de mesa de tratamento robotizada .............................................. 54
xii
Siglas e Abreviaturas
2D
Duas dimensões
3 - DCRT Radioterapia conformacional a três dimensões
3D
4D
Três dimensões
Quatro dimensões
C1 – C3 Primeira vértebra cervical à terceira vértebra cervical
C3 – C6 Terceira vértebra cervical à sexta vértebra cervical
CBCT Cone beam computed tomography (Tomografia computorizada por cone
beam)
CTV
cm
Clinical target volume (volume alvo clínico)
Centímetro
DRR Digitally reconstructed radiograph (Imagem digitalmente reconstruída)
G II Grau dois
G III Grau três
GTV Gross tumor volume (volume tumoral)
Gy Gray
ICRU International Commission on Radiation Units And Measurements
IGRT Image guided radiation therapy (Radioterapia por imagem guiada)
IMRT Intensity Modulated Radiation Therapy (Radioterapia de intensidade
modulada)
KV Kilo voltagem
MV Mega voltagem
OAR’s
ORL
Órgãos de risco
Otorrinolaringologia
PTV Planning target volume (volume alvo)
RMN
RPM
ROR
Ressonância magnética nuclear
Real-time Position Management™ (monotorização em tempo real do
movimento Respiratório)
Registro Oncológico regional
SNC Sistema nervoso central
TC Tomografia computorizada
US Ultrassonografia
X,Y,Z Coordenadas tridimensionais em X, Y e Z
1
1 – Introdução
No decurso da sua doença, 50% a 60% dos doentes oncológicos, irão necessitar de
tratamentos de Radioterapia(1). Com o avanço tecnológico os tratamentos tornaram-se
mais conformacionais, mais complexos e mais individualizados, permitindo uma maior
eficácia no tratamento.
Pretende-se com o tratamento de Radioterapia irradiar devidamente o volume alvo
clínico (Clinical Target volume - CTV) com a dose prescrita pelo Radio-Oncologista,
evitando lesar os órgãos de risco (OAR’S) específicos envolvidos, administrando-lhes
o mínimo de dose possível. Com o aumento do rigor na localização do tumor e a
melhoria significativa dos sistemas de verificação pré-tratamento com recurso a
imagem guiada (IGRT), pretende-se diminuir a margem a atribuir ao CTV, e assim
potencialmente diminuir efeitos secundários(2).
A Radioterapia é uma modalidade de tratamento do cancro que tem evoluído
exponencialmente ao longo dos anos a nível tecnológico e científico, assumindo um
papel central no tratamento de neoplasias malignas com probabilidade de sucesso
terapêutico. Antes do aparecimento da técnica de aquisição de imagem por
fluoroscopia1, os campos de tratamento baseavam-se na palpação e ou visualização
de marcações feitas ao nível da pele. A possibilidade de aquisição de imagem permitiu
ao Radio-Oncologista uma visualização da zona a tratar, tendo por referências as
estruturas anatómicas(1 – 2).
A tomografia computorizada (TC) tornou-se uma prática indispensável para o
planeamento de Radioterapia. Para a sua realização, o doente é colocado em posição
de tratamento, usando sistemas de imobilização/localização, de acordo com a sua
anatomia/patologia e limitações. Com a correta colocação do doente em posição de
tratamento, são adquiridas as imagens para o planeamento. Estas são posteriormente
exportadas para o sistema de planeamento do tratamento, onde o médico Radio-
Oncologista irá delimitar os diversos volumes de interesse. A otimização do
planeamento é fundamental para que a distribuição de dose seja o mais homogénea
possível, para que o volume alvo receba a dose prescrita e que se proteja (tanto
quanto possível) os OAR’s adjacentes(3). Em Radioterapia curativa, o volume alvo
irradiado com altas doses de radiação deve abranger todo o tumor e extensões
1 Técnica que fornece imagens em movimento e em tempo real do corpo humano, a partir de
um emissor de Rx com posterior visualização num monitor.
2
microscópicas da doença, e deve ser mantido tão pequeno quanto possível para
minimizar os danos nos tecidos normais adjacentes (2 - 4).
Devido à constante evolução tecnológica, que se tem evidenciado nas últimas
décadas, houve um grande desenvolvimento na área dos aceleradores lineares e no
planeamento assistido por computador, tornando possível gerar imagens a três
dimensões ou a quatro dimensões (4D), com objetivo de realizar um tratamento com
uma melhor conformação do feixe de radiação – Radioterapia conformal a três
dimensões (3-DCRT), intensidade modelada (IMRT), IGRT e monotorização em tempo
real do movimento respiratório (RPM). Termos como gross tumor volume (GTV), CTV,
planning target volume (PTV) e avaliação do histograma dose volume, tornaram-se
comuns no vocabulário da Radioterapia(4 – 6).
Nos últimos anos desenvolveram-se diferentes sistemas mecânicos que permitem
melhorar a imobilização do doente e melhorar a localização da zona a tratar. Há
necessidade que o doente fique o mais imóvel possível durante o tratamento. Para tal,
o doente deve ser devidamente informado tomando conhecimento dos riscos
envolvidos, sendo fundamental o seu treino e que seja participante ativo para manter a
imobilidade durante o tratamento.
Considera-se que o sistema de imobilização mais adequado é aquele que permite
garantir o posicionamento confortável e seguro do doente, de modo a assegurar uma
correta irradiação do CTV. O seu reposicionamento diário deverá ser rápido e fácil de
executar e, idealmente, o sistema de imobilização não deveria afetar as características
do feixe de irradiação nomeadamente se for necessário o feixe atravessá-lo antes de
chegar ao doente. Contudo, é de esperar que nenhum sistema de imobilização seja
perfeito(5 , 7).
1.1 – Justificação
A indústria de materiais de imobilização utilizado em Radioterapia tem lançado no
mercado diferentes dispositivos que tentam corresponder ao propósito de se obter
maior precisão na localização do volume alvo para administração da radiação. Assim,
os sistemas de imobilização utilizados nas diversas patologias deverão ser fiáveis e
reprodutíveis com o intuito de garantir o correto alinhamento e reposicionamento do
doente. As suas construções tem sido concebidas de forma a tentar satisfazer as
necessidades de acordo com a patologia, tendo sempre alguma flexibilidade para se
adaptar a diferentes anatomias e/ou limitações dos doentes. A arquitetura destes
dispositivos deve assegurar a rigidez necessária para uma maior imobilização e um
nível adequado de conforto de modo a garantir a colaboração do doente(2 – 7).
3
O reposicionamento incorreto do doente pode ocorrer devido a erros de set-up que
podem persistir durante todo o tratamento (erros sistemáticos) ou pode variar de forma
imprevisível em torno de um valor médio (erros aleatórios)(2 – 3).
Geralmente os erros sistemáticos têm maior impacto a nível clínico do que os
aleatórios. Embora seja impossível eliminar todos os erros, um conhecimento das
imprecisões do reposicionamento que ocorre durante a irradiação (erros sistemáticos)
deverão permitir a redução de margem e incrementar o aumento de dose ao CTV,
melhorando o controlo local e, provavelmente a sobrevida(3 – 4). Alguns autores(3 – 5)
defendem que os erros aleatórios no tratamento associados aos erros provocados por
sistemas de imobilização desadequados pode ser uma causa importante na
recorrência tumoral local.
O posicionamento para o tratamento é um dos componentes mais importantes do
planeamento e tratamento em Radioterapia. De acordo com o protocolo internacional
ICRU - International Commission on Radiation Units and Measurements(6), o volume
planeado deve ser irradiado uniformemente com até +7% ou - 5% da dose prescrita. É
de máxima importância que o doente ao longo das várias sessões de tratamento seja
posicionado nas mesmas condições aquando da aquisição da TC de planeamento,
garantindo a reprodutibilidade do tratamento planeado. Para um melhor
reposicionamento diário, poder-se-á optar por corresponder as marcações cutâneas
do ponto do isocentro a referências existentes nos sistemas de imobilização. Por sua
vez, os sistemas de imobilização do doente devem ter correspondência à mesa de
tratamento através de indexação(8).
Na prática clínica há, frequentemente, por parte dos doentes, manifestações de
desconforto devido à dureza do material utilizado nos sistemas de imobilização. A
realização para o estudo foi motivada por este fator aliado a toda a problemática
descrita com os sistemas de imobilização.
1.2 – Objetivos
Para uma irradiação homogénea da lesão tumoral e a administração mínima dose nos
tecidos sãos adjacentes, o controlo sobre os movimentos do doente deve ser preciso.
Tratamentos complexos e a correta localização tumoral, recorrendo ao planeamento
conformacional e auxiliares para uma maior precisão do tratamento (IGRT, RPM) não
serão úteis se o doente não permanecer imóvel. Consideramos, no entanto que
poderá haver um salto qualitativo nos sistemas usados, aumentando o conforto e a
reprodutibilidade do tratamento, independentemente do performance status do
doente(1, 7).
4
O presente estudo pretende também avaliar a reprodutibilidade de dispositivos que
auxiliem na imobilização de três patologias comuns (Sistema Nervoso Central
(SNC)/Otorrinolaringologia (ORL), mama e pélvica) em doentes sujeitos a tratamentos
de Radioterapia. São objetivos deste trabalho os seguintes pontos:
1) Pesquisa bibliográfica no sentido de avaliar a reprodutibilidade de dispositivos
que auxiliem na imobilização de 3 diferentes patologias:
a) ORL
b) Mama
c) Zona pélvica;
2) Estudo de possíveis erros na irradiação do volume alvo ao longo do tratamento
de Radioterapia de um sistema de imobilização, colchão de vácuo, devido a
deformação do mesmo;
3) Proposta e validação virtual de uma mesa de tratamento robotizada adequada
às limitações físicas do doente.
A seleção das patologias referidas acima deveu-se a, segundo publicação do Registo
Oncológico Regional - Sul (ROR – Sul) de 2000/01(9), estarem entre os dez tumores
mais frequentes. Os dez tumores mais frequentes por sexo estão ordenados nas
tabelas 1, 2 e 3.
Verifica-se que os tumores de próstata são os tumores mais incidentes no sexo
masculino. Os tumores de bexiga, reto e laringe, ocupam respetivamente o quinto,
sexto e oitavo lugar dos tumores mais frequentes do sexo masculino (tabela 1).
Topografia (ICD-O-3) Descrição Nº de casos
C61 Próstata 4140
C33+C34 Traqueia, Brônquios e
Pulmão
2102
C18 Cólon 1790
C16 Estômago 1333
C67 Bexiga 1240
C19+C20 Reto 1158
Linfoma não Hodgkin 681
C32 Laringe 503
C15 Esófago 364
C64 Rim 355
Tabela 1 - Os dez tumores mais frequentes nos homens no ROR-Sul, 2000 – 2001
5
Nas mulheres o tumor da mama ocupa o primeiro lugar na incidência, sendo os
tumores do cólon os segundos tumores mais frequentes, neste sexo (tabela 2).
Topografia (ICD-O-3) Descrição Nº de casos
C50 Mama 4643
C18 Cólon 1441
C16 Estômago 839
C54 Corpo do Útero 822
C19 + C20 Reto 696
C55 Colo do Útero 664
Linfoma não Hodgkin 627
C56 Ovário 504
C33+C34 Traqueia, Brônquios e
Pulmão
486
C73 Glândula Tiroideia 380
Tabela 2 - Os dez tumores mais frequentes nas mulheres no ROR-Sul, 2000 – 2001
Os dez tumores mais frequentes no que respeita à incidência, considerando ambos os
sexos e excluindo os tumores de pele, apresentam-se na tabela 3.
Topografia (ICD-O-3) Descrição Nº de casos
C50 Mama feminina 4643
C61 Próstata 4140
C18 Cólon 3232
C33+C34 Traqueia, brônquios e
pulmão
2588
C16 Estômago 2172
C19+C20 Reto 1854
C67 Bexiga 1582
Linfoma não Hdgkin 1308
C54 Corpo do Útero 822
C53 Colo do Útero 664
Tabela 3 - Os dez tumores mais frequentes no ROR-Sul, 2000-2001
6
Uma das possíveis consequências do cancro é a sua proliferação metastática.
Metástases ósseas podem surgir em cerca de 85% dos doentes com cancro da mama,
próstata e pulmão(1,3). Um dos sintomas mais comuns neste tipo de doentes é dor
insidiosa e geralmente, de difícil localização (1,3).
7
2 – Materiais e Métodos
Este trabalho assenta numa revisão sistemática da literatura de forma a reunir os
estudos que pensamos que melhor definem o valor dos sistemas de imobilização e
posicionamento usados no tratamento de várias patologias com Radioterapia. Os
estudos foram pesquisados nas bases de dados PUBMED e Elsevier.
Foram selecionados artigos publicados nas revistas Radiotherapy & Oncology e
International Journal of Radiation Oncology Biology Physics, por estarem associadas a
instituições internacionais de referência na área da Radioterapia e por apresentarem a
maior quantidade de publicação de artigos científicos na Europa e nos Estados
Unidos.
Os seguintes termos de pesquisa foram utilizados: “treatment position, prone position,
supine position, breast board immobilization, head and neck immobilization, pelvic
immobilization”. Para serem selecionados para o estudo, os artigos tinham de cumprir
com os seguintes critérios de elegibilidade:
As palavras-chaves devem estar incluídas no título ou abstract;
Comparação entre dispositivos de imobilização tanto em decúbito dorsal como
em decúbito ventral;
O erro de set-up associado à utilização do sistema de imobilização;
Análise de dose entre o volume alvo e os OAR’s;
Os estudos incluem artigos originais em inglês publicado entre Janeiro de 2010
e Dezembro 2011;
Estudos correspondentes a patologias do SNC ou cabeça e pescoço, mama e
zona pélvica.
Usando a pesquisa bibliográfica, foram identificados 96 artigos, dos quais 10
preencheram os critérios de elegibilidade. Nenhum artigo de revisão sobre as
vantagens de um sistema de imobilização e posicionamento foi encontrado. A maioria
dos estudos analisados neste trabalho são prospectivos, retrospectivos e
comparativos de planeamento.
O colchão de vácuo é um sistema de imobilização e posicionamento individualizado
alternativo aos sistemas de posicionamento comuns na maioria dos departamentos de
Radioterapia, que facilmente se adapta à forma anatómica do doente. São fabricados
na sua maioria em nylon, que é um material mais resistente aos danos que levam à
perda de vácuo(8). No seu interior existem pequenas esferas de poliestireno que em
vácuo vão conferir a rigidez e forma desejada(8). Atualmente existe uma grande
8
variedade de tamanhos, podendo-se adaptar a qualquer zona anatómica sujeita a
tratamento.
O uso de colchão de vácuo pressupõe uma contínua monitorização das condições do
colchão, desde o dia de planeamento até ao último dia de tratamento. A perda de
vácuo poderá causar erro na cobertura do PTV, aumentando a probabilidade de
recidiva local e o aumento da toxicidade nos tecidos são adjacentes(2, 8).
Dos estudos apresentados, regra geral, o facto do colchão de vácuo ser incorporado
ao sistema de imobilização, diminui o erro sistemático associado(10 – 12, 15 – 23). A
indústria já se apercebeu que os apoios crânio-cervicais utilizados na maioria dos
departamentos de Radioterapia devem ter a possibilidade de adicionar uma almofada
de vácuo, se necessário, o que aumentará a reprodutibilidade e o conforto do
doente(18).
Visto que um sistema de reposicionamento e imobilização perfeito não existe, o
colchão de vácuo pode ser utilizado em situações em que os sistemas mais comuns
não se adaptem às limitações ou necessidades do doente aquando da TC de
planeamento. Para reforço desta ideia, realizou-se um estudo que pretende avaliar os
desvios longitudinais, laterais e verticais relativo ao isocentro de tratamento, em
dezanove doentes planeados em colchão de vácuo. Os desvios foram analisados com
recurso ao sistema de aquisição de imagem existentes na instituição, comparando
com a imagem de referência previamente definida. Os doentes foram tratados no
Centro Oncológico Dr.ª Natália Chaves, entre 1 de Agosto de 2011 e 30 de Maio de
2012, planeados em colchão de vácuo, em patologias com localização torácica,
abdominal, pélvica e membros inferiores. Os desvios apresentados são
representativos de imagens adquiridas pré tratamento, com correção a posteriori. Em
cerca de 63,2% dos doentes recorreu-se a imagem diária para correção do erro
associado ao reposicionamento.
Este estudo pretende analisar se ao longo do tratamento, com a deformação do
colchão, ocorrem erros na irradiação do volume alvo. Considera-se para esta análise
que se os desvios presentes se mantiverem constantes e dentro dos valores aceites
na instituição (inferiores a 2 mm), o colchão de vácuo é um bom recurso no
planeamento do tratamento de Radioterapia.
Os doentes realizaram TC de planeamento (Tomografia Computorizada – Siemens
Somatom™) onde foi escolhido o seu posicionamento. Conforme a região anatómica
de interesse, assim se moldou o colchão de vácuo. Foram colocadas tatuagens de
referenciação definitiva na pele do doente, anteriormente na linha média e
lateralmente no alinhamento dos lasers, definindo o corte zero. Os cortes de TC têm a
espessura de 3 mm.
9
Os doentes foram tratados num dos aceleradores lineares disponíveis no serviço.
Durante o tratamento, os doentes foram reposicionados conforme a descrição do
posicionamento na ficha clínica aquando da TC de planeamento. Todos os dias os
doentes são reposicionados utilizando as marcações na pele no ponto do isocentro,
com ajuda dos sistemas de lasers existentes na sala de tratamento.
Características dos doentes
Número de doentes 19
Idade (anos)
Média 61,2
Amplitude [28;83]
Localização
Membros Inferiores
Membros superiores
Zona Pélvica
Metástases ósseas
11
1
2
5
Género (%)
Masculino 67,4%
Feminino
Imagem Diária (%)
Sim
Não
32,6%
63,2%
36,8%
Quadro 1 - Caracterização dos doentes e aquisição diária de imagem para correção de
desvios
10
Conforme já referido, para 63,2% dos doentes recorreu-se a imagem diária. As
imagens adquiridas foram comparadas com a imagem de referência DRR (imagem
gerada por reconstrução digital dos cortes de TC de planeamento), que permite
detetar e quantificar os desvios, calculados sob a forma de coordenadas
tridimensionais (X,Y,Z). De acordo com o protocolo da instituição, desvios inferiores ou
iguais a 0,2 cm são ignorados; desvios superiores a 0,2 cm são corrigidos. A amostra
de doentes contém doentes de várias patologias e número de tratamentos diferente
(números de tratamentos totais estão compreendido entre 10 e 33). Os desvios
analisados neste trabalho correspondem à primeira aquisição (aquisição 1), a meio do
tratamento (aquisição 2) e ao último momento de aquisição (aquisição 3), conforme
quadro 2.
Período Temporal Doentes adquiridos
Aquisição 1 (segundo dia de tratamento) 19
Aquisição 2 (meio do tratamento) 18
Aquisição 3 (último momento adquirido) 12
Quadro 2 - Número de doentes em cada momento temporal de aquisição.
Um doente não completou o tratamento, não havendo lugar a aquisição a meio do
tratamento. Seis doentes correspondem a tratamentos paliativos de dez frações,
sendo apenas adquiridos em dois momentos, no início e a meio do tratamento.
11
3 – Resultados
3.1 – Sistema de imobilização e localização – estudo
bibliográfico
Os sistemas de imobilização facilitam o rigor no reposicionamento diário do doente(2, 4).
Os sistemas de imobilização devem obedecer a alguns critérios:
O doente deve estar posicionado confortavelmente;
O doente deve sentir-se em segurança e deve ser minimizado o risco de
queda;
A imobilização e os sistemas a utilizar devem ser adequados à localização da
área a tratar;
O posicionamento deve ser rápido quando possível e fácil de reproduzir;
Os sistemas de imobilização não devem interferir com o feixe de irradiação(2, 7).
Embora sistemas de imobilização perfeitos não existam, espera-se que sejam o mais
adaptável possível ao doente.
As técnicas de imobilização e posicionamento variam de instituição para instituição, e
espera-se que todas elas sejam igualmente adaptadas às exigências de cada
tratamento e limitações físicas do doente(8).
Existe uma grande variedade comercial de acessórios de imobilização embora o seu
uso não substitua a periodicidade de verificação através de imagem por detetor
eletrónico em Mega voltagem (MV) e/ou Kilo voltagem (KV) ou Cone Beam – CT
(CBCT), Imagens por Ultrassons (US), etc., do tratamento. Considera-se que o uso de
sistemas de imobilização adequados à patologia e individualizados em relação a cada
doente contribuirá para minimizar o erro associado ao tratamento de Radioterapia(2 – 5,
8).
12
3.1.1 – Sistema de localização e imobilização da região
anatómica de cabeça e pescoço
No tratamento dos doentes com patologia da região de cabeça e pescoço são
utilizadas, como sistema de imobilização, máscaras termoplásticas. As máscaras
utilizadas em Radioterapia são, na sua maioria, confecionadas a partir de uma folha
termoplástica. Esta folha é colocada em água quente, numa tina específica para o
efeito, que passado alguns minutos torna-a maleável. É removida da água quente e
moldada à face e pescoço do doente. Aquando da moldagem, a máscara é presa ao
sistema de fixação de máscaras indexado previamente à mesa de tratamento. A sua
confeção deve assegurar a rigidez adequada para uma máxima imobilização,
conferindo um nível adequado de conforto ao doente, sendo individual e
personalizada(5). A posição da cabeça em hiperextensão, hipo-extensão ou em
posição neutra deve ser definida de acordo com o propósito terapêutico. Deve ser
confecionada numa posição que seja adequada para o doente. Após alguns minutos
de arrefecimento, a máscara está pronta para ser usada na aquisição da TC de
planeamento. A máscara por princípio é utilizada do início ao fim do tratamento. No
entanto, devido a fatores como o emagrecimento dos doentes ou uma diminuição
significativa da lesão, esta pode ficar desajustada. Quando isto acontece, confeciona-
se uma nova máscara e realiza-se um novo planeamento para garantir a correta
irradiação do volume alvo de tratamento.
Outra das vantagens de ter um sistema de máscara para o tratamento em doentes
com tumores de cabeça e pescoço prende-se com o facto de não ser necessário fazer
marcações na pele do doente. As referências usadas para a localização da zona de
tratamento são colocadas na própria máscara. A maior desvantagem descrita é o facto
de o uso de máscara potenciar o aumento de dose à pele, provocando efeitos
colaterais ao nível da pele(2, 8, 12).
Imprecisões no tratamento de doentes com cancro de cabeça e pescoço podem levar
a uma subdosagem no volume alvo, aumentando o risco de recorrência local. Os erros
de localização podem levar a sobredosagem nos tecidos normais adjacentes e OAR’s
(ex., glândulas salivares, quiasma ótico, tronco cerebral), que pode resultar em
morbilidade aumentada(5).
Nos últimos anos, a técnica de IMRT no tratamento de patologias de cabeça e
pescoço tem sido desenvolvida podendo vir a tornar-se padrão. A sua realização tem o
intuito de obter uma distribuição e de administrar diferentes doses a volumes destintos,
o que poderá poupar OAR's, recorrendo a diminuição de margens de segurança em
torno do volume clínico. Para isso é fundamental uma correta imobilização da zona de
13
cabeça e pescoço tornando-se ainda mais relevante quando comparada com a
Radioterapia conformacional 3D(5, 12).
Apesar do esforço para a máxima imobilização, existem diariamente variações no
posicionamento, que ocorrem porque o alinhamento é feito pelas marcações na
máscara, que poderá não corresponder com a anatomia do doente(13 – 10). Essas
diferenças motivam a necessidade de melhoria na imobilização do doente para reduzir
deformações(5, 10). No interior do sistema de fixação, certas estruturas têm mais
liberdade de movimento do que outras. Por exemplo, as últimas vértebras cervicais
movem-se de forma diferente da mandíbula ou do crânio, podendo as apófises
espinhosas das últimas vértebras cervicais apresentar uma curvatura diferente nos
vários dias de tratamento(10).
No estudo de Houweling et al(10), a imobilização individual de cabeça e pescoço foi
comparada com a imobilização em apoio de cabeça e pescoço usualmente utilizado.
Vinte e dois doentes foram selecionados para o estudo, independentemente do
estadio e localização da lesão, tendo sido imobilizados com a utilização de máscaras
termoplásticas de cinco pontos de fixação. Dez doentes foram tratados com o apoio de
cabeça e pescoço usualmente utilizado (figura 1a) e doze com o suporte de cabeça e
pescoço personalizado (figura 1b) feito com espuma de impressão, de modo a garantir
a moldagem da cabeça e dos ombros, conforme abaixo.
Em ambos os grupos foram adquiridas imagens de verificação durante a primeira
semana, antes e depois de cada fração e, depois uma vez por semana, antes de cada
fração. Para cada doente, cinco zonas de verificação foram definidas para
determinação das diferenças entre a imagem de referência e a de tratamento(10). As
zonas de interesse definidas foram: cabeça e pescoço, crânio, mandíbula, vértebras
C1-C3 e vértebras C4-C6(10) – Figura 2.
Figura 1 - a) apoio de cabeça e pescoço standard, b) apoio de cabeça individualizado.
Fonte: estudo de Antonetta C. Houwelings et al.
14
Os resultados mostram que o erro sistemático e o erro aleatório diminuíram
significativamente quando se utiliza o apoio de cabeça e pescoço individualizado
comparando com o apoio de cabeça e pescoço usualmente utilizado. As deformações
entre as diferentes regiões eram menores no apoio de cabeça individualizado e
maiores reduções foram observadas na região do pescoço. A imobilização usando um
suporte de cabeça e pescoço individualizado, reduz o erro sistemático e aleatório dos
deslocamentos e deformações. A reprodutibilidade e estabilidade dos doentes foram
melhoradas(10).
Existem projetos para novos sistemas de imobilização, nomeadamente sistemas de
localização para o tratamento de lesões intracranianas. Neste sistema a máscara é
substituída por um sistema de localização com colchão de vácuo e sistema de bite-
block2 a vácuo com reposicionamento, utilizando uma quadro estereotáxico(11).
No estudo de Ruschin et al(11) foi utilizado o sistema de Perfexion®3 da Elekta™ no
tratamento de tumores intracranianos em doze doentes. Foram realizados trezentos e
trinta e três tratamentos com imagem guiada por Cone Beam Computed Tomography
(CBCT) para verificação/correção diária da posição antes do tratamento(11). Os erros
de set-up foram comparados com a imagem de referência e registados e o erro médio
foi de 0.4±0.3 mm na média das direções x, y e z. Os autores concluem que este tipo
de dispositivo fornece uma excelente imobilização para o tratamento de lesões
intracranianas com Radioterapia estereotáxica, mas que o erro associado deve ser
considerado na altura de planear o tratamento.
2 Sistema que facilita o reposicionamento da mandibula inferior, que tem a impressão da
arcada dentária superior e inferior. 3 Sistema de posicionamento utilizado principalmente em doentes com lesões intracranianas
sujeitos a radiocirurgia.
Figura 2 - Zona de interesse na avaliação dos
deslocamentos: a) zona de cabeça e pescoço, b)
crânio, c) mandíbula, d) C1 a C3, e) C4 a C6.
Fonte estudo de Antonetta C. Houweling et al.
15
3.1.2 – Sistema de localização e imobilização da região
anatómica da mama
Em doentes com patologia mamária, o posicionamento requerido visa assegurar uma
otimização de exposição da zona alvo com o máximo de proteção do tecido são
adjacente. Existem vários dispositivos que podem ser usados no tratamento da
patologia mamária, entre os quais se destacam: T-bar, grip pole, breast board, entre
outros. Podem ainda ser usados outros dispositivos personalizados (colchão de vácuo,
máscara termoplástica) para garantir uma maior exatidão no reposicionamento diário(2,
7).
Uma questão importante levantada no tratamento de doentes com cancro da mama
sujeitas a Radioterapia está relacionado com o volume da mama. Algumas mulheres
têm mamas de grandes dimensões e pendentes que podem causar dificuldade
acrescida na altura do posicionamento para o tratamento. Durante o tratamento de
toda a glândula mamária em decúbito dorsal, frequentemente pode ocorrer uma
descamação húmida dolorosa da pele em zonas mais sensíveis, como seja a prega
axilar e a zona infra mamária, devido ao contacto da mama pendente com a parede
abdominal(2, 8, 12 – 18). No sentido de minimizar este efeito incomodativo, foi desenvolvido
um dispositivo de imobilização e localização de doentes posicionadas em decúbito
ventral – apoio de mama em decúbito ventral, cujo objetivo é afastar a mama irradiada
do tórax e, consequentemente, afastar a mama pendente da parede abdominal,
diminuindo a dose no pulmão e na mama contra lateral(12).
Stegman et al(13), no seu estudo reportou o risco da doente desenvolver dermatite
radiógena de grau II e III. Em 245 doentes tratados em posição de decúbito ventral, o
risco era de 18%. Pommier et al(14) reportou, por seu lado, que o risco de a doente
desenvolver o mesmo tipo de dermatite radiógena (grau II e III) posicionada em
decúbito dorsal poderia ser desenvolvida em cerca de 60% das mulheres tratadas
nesta posição.
Um estudo com 18 doentes com cancro da mama (10 do lado direito e 8 do lado
esquerdo), planeados com 2 campos tangenciais e posicionadas em breast board
foram tratados. Foram adquiridas imagens ao longo das várias sessões antes do
tratamento. Ao longo do tratamento não houve alterações significativas nos desvios
verificados por imagem, chegando-se à conclusão de que as doentes são bem
imobilizadas com o sistema de breast board, sendo reprodutível a sua posição ao
longo do tratamento(15).
Veldeman et al(16) tinham como objeto de estudo a comparação da dose nos órgãos de
risco na mesma doente, nas duas posições. O tratamento decorreu em decúbito
16
ventral, com verificação da reprodutibilidade através de CBCT diária. Este estudo
demonstrou que o decúbito ventral tem resultados comparáveis ao decúbito dorsal,
com a vantagem de reduzir as doses no pulmão homolateral e no coração. Verifica-se
no entanto, que esta é uma técnica em que o reposicionamento do doente é mais
demorado devido ao maior desconforto sentido pelo doente originado pela tensão da
mama e pela compressão da mama contra lateral; denota-se também uma maior
dificuldade por parte do doente em se movimentar; os profissionais têm maior
dificuldade no alinhamento do doente sendo também mais problemático o controlo
correto do posicionamento dos braços.
Sethi et al(17) no seu estudo pretenderam avaliar o melhor método de tratamento da
mama após cirurgia com dissecação axilar. Foram comparadas duas técnicas de
tratamento 3DCRT e de IMRT para tratar mama e zona axilar em doentes
posicionados em decúbito ventral e dorsal. O estudo envolveu 12 doentes com cancro
da mama (9 doentes com localização à esquerda e 3 à direita) simuladas em posição
de decúbito dorsal e ventral. Os doentes, aquando da simulação em decúbito dorsal,
foram posicionadas numa breast board com os braços posicionados acima da cabeça
e com a cabeça rodada para o lado contra lateral à lesão. Um colchão de vácuo é
usado na região da cabeça e pescoço para auxiliar na reprodutibilidade da posição.
Após a simulação em decúbito dorsal, o mesmo doente é posicionado em decúbito
ventral, com o sistema de imobilização e posicionamento Grip Pole com os braços
acima da cabeça e com a cabeça rodada para o lado contra lateral. Um colchão de
vácuo é novamente utilizado na região dos braços e cabeça para auxiliar na
reprodutibilidade da posição. Em posição de decúbito dorsal foi conseguida uma
melhor cobertura da região axilar e supraclavicular em comparação com a posição em
Figura 3 - Plataforma de tratamento em decúbito ventral com dispositivo de
posicionamento de braços. Fonte: estudo de Anna Kirby et al.
17
decúbito ventral. O posicionamento neste estudo não afetou a dose recebida pela
mama contra lateral. Por outro lado, o planeamento em decúbito ventral reduziu
significativamente a dose no pulmão ipsilateral(17).
Kirby et al(18), compararam a posição em decúbito ventral com a posição em decúbito
dorsal em doente submetidos a irradiação mamária após excisão local de cancro da
mama em estadio inicial, em termos de viabilidade, erros no set-up e componente
respiratória. Vinte e seis doentes foram randomizados para este estudo, sendo
planeados nas duas posições. Foram feitos os planeamentos e cuidadosamente
registada a posição para as duas situações. Os doentes iniciaram o tratamento em
decúbito dorsal, mudando para decúbito ventral entre os tratamentos 8º e 15º. A
verificação dos desvios foi feita por aquisição de CBCT e comparada com a CT de
planeamento. No final do estudo, os autores concluíram que o posicionamento de
decúbito ventral conforme figura 3 é viável, embora os erros associados fossem
maiores quando comparados com o decúbito dorsal. Concluíram também, que existe a
necessidade de aumentar as margens de CTV/PTV em doentes posicionados em
decúbito ventral. Um aspeto interessante deste estudo está relacionado com o
conforto relatado pelos doentes nas duas posições. Numa escala de 0 a 9 (0 não
satisfeito – até 9 muito satisfeito), a posição de decúbito dorsal durante o tratamento é
a que satisfaz mais o doente em questão de conforto (9 na TC de planeamento e 8,5
no tratamento), embora a diferença seja mínima comparada com a posição de
pronação (8 na TC planeamento e tratamento) (18).
Noutro estudo dos mesmos autores(19), faz-se a comparação do tecido normal
adjacente a proteger, incluindo a artéria coronária esquerda descendente na irradiação
total e parcial da mama em o decúbito dorsal e ventral. Sessenta e cinco doentes com
cancro da mama pós tumorectomia e linfadectomia foram submetidas a TC em
decúbito ventral e dorsal. Em cada conjunto de dados, tanto na irradiação total da
mama como na irradiação parcial, o pulmão ipsilateral e a parede torácica foram
delimitados. Em doentes com cancro da mama esquerda, coração e artéria coronária
esquerda descendente foram delimitados. Concluíram que o decúbito ventral poderá
beneficiar mulheres com cancro da mama esquerda volumosas, mas não beneficia no
tratamento de mulheres com cancro da mama esquerda de menor volume. No caso do
cancro da mama direita em decúbito ventral, poderá beneficiar deste posicionamento
independentemente do volume da mama(19).
18
3.1.3 – Sistema de localização e imobilização da região
pélvica
Na irradiação de tumores pélvicos, o grande obstáculo para uma maior dose na zona
alvo a tratar são os tecidos sãos adjacentes, variando consoante a patologia a tratar.
Wilder et al(20) submeteram quinze doentes com cancro da próstata ao implante de 5
sementes de ouro para localização da próstata. Todos os doentes foram tratados com
braquiterapia de alta taxa de dose (22 Gy) seguida de IMRT com dose total de 50.4
Gy. Os doentes foram submetidos a duas TC de planeamento (decúbito ventral e
dorsal) e foram tratados em cada uma das posições durante 14 frações num total de
28 frações. Durante os primeiros 5 dias de tratamento em cada uma das posições,
foram realizadas duas imagens portais (anterior/posterior e lateral) pré e pós
tratamento para analisar os desvios da próstata dentro da mesma fração. No final do
tratamento, cada doente respondeu a um teste binomial de avaliação sobre a
satisfação em função da posição de tratamento e os autores concluíram que, tanto em
decúbito dorsal como em decúbito ventral, os movimentos anterior/posterior e
inferior/superior da próstata dentro da mesma fração são idênticos (2mm)
independentemente da posição de tratamento. O teste de satisfação mostrou que os
doentes realizam o tratamento com maior grau de satisfação em decúbito dorsal(20).
Noutro estudo, vinte doentes com cancro da próstata foram tratados utilizando o
sistema Calypso® 4D Localization System4 para monitorizar o movimento em tempo
real da próstata(21). Todos os doentes foram tratados em decúbito dorsal durante dez
tratamentos, sendo a sessão 11ª em decúbito ventral. Ao monitorizar o movimento da
próstata em tempo real é possível estudar os efeitos da posição sobre a mobilidade da
mesma. Ao estudar-se a percentagem de tempo do movimento da próstata entre 3 e
5mm, este foi multiplicado por um fator de três em decúbito ventral em comparação
com o decúbito dorsal. No estudo verifica-se que, para deslocamentos superiores
a 7mm não houve diferença na amplitude do movimento da próstata nas duas
posições. Para reduzir a toxicidade retal, a Radioterapia no cancro da próstata em
decúbito ventral, pode ser uma alternativa terapêutica a ponderar, desde que os
movimentos respiratórios sejam contabilizados durante o período de tratamento. Os
resultados da toxicidade aguda e tardia continuam a ser avaliados em ambas as
posições(21).
4 Sistema de localização do PTV que transmite a sua posição por radiofrequência, permitindo
melhorar a precisão na administração do tratamento, principalmente em doentes com cancro de próstata.
19
No estudo de Stromberger et al(22), compararam a irradiação do intestino delgado em
posição prona e supina. Foram incluídos dez doentes com cancro do colo do útero em
estadio de FIGO IB – III. A técnica de tratamento utilizada foi IMRT para a dose
prescrita de 50.4 Gy, com prioridade máxima na otimização de cobertura do PTV para
a isodose dos 95% e, em segunda prioridade, poupar o intestino delgado. O objetivo
era baixar a dose recebida pela bexiga e reto. Uma questão negativa levantada
relativamente à posição de decúbito ventral prende-se com o facto de que esta
posição é mais instável e menos “fiável” quando comparado com o posicionamento em
decúbito dorsal(22). Esta questão é reforçado no estudo de Siddiqui et al(23) em que
comparam o decúbito ventral versus decúbito dorsal em doentes com patologia
pélvica, e chegaram à conclusão que o reposicionamento dos doentes em decúbito
ventral, comporta maiores probabilidades de erros sistemáticos, enquanto nos doentes
posicionados em decúbito dorsal, o erro associado com maior probabilidade é o
aleatório.
Em conclusão, o estudo de Carmen Stromberger et al(22) demostrou que a nível
dosimétrico para o tratamento de doentes com patologia maligna do colo do útero
tratados com IMRT em decúbito ventral em belly board diminui o volume do intestino
delgado irradiado, com uma cobertura do volume planeado idêntico aos doentes em
posição dorsal. Devido à técnica de tratamento envolvida, os autores recomendam o
uso de imagem guiada diária para a diminuição dos erros associados(22).
20
3.2 – Desvios obtidos com o colchão de vácuo – resultados
experimentais
A análise estatística foi realizada com recurso ao programa IBM SPSS Statistics
versão 20®. Numa primeira fase, foram calculadas as médias, o desvio padrão, o valor
máximo e mínimo de cada momento de aquisição, que se encontram no quadro 3.
Contagem Média Desvio padrão Mínimo Máximo
Desvios em X 49 0,129 cm 0,549 cm -1,600 cm 2,100 cm
Desvios em Y 49 -0,078 cm 0,281 cm -0,900 cm 0,700 cm
Desvios em Z 49 0,071 cm 0,499 cm -1,100 cm 1,300 cm
Quadro 3 - Análise de média do desvio padrão, máximo e mínimo nos três momentos de
aquisição.
Numa primeira fase, o tratamento estatístico e a análise de resultados foi efetuado em
dois momentos. Primeiro foram analisados os desvios nas coordenadas X, Y, Z, em
relação ao ponto do isocentro, nos três momentos de aquisição. Posteriormente,
analisaram-se os erros aleatórios e os erros sistemáticos, recorrendo à estatística
descritiva.
3.2.1 – Análise estatística
Ao longo do tratamento e em três momentos de aquisição, analisaram-se e
registaram-se 49 observações nos três sentidos de deslocamento (X, Y, Z), o que
perfaz um total de 147 observações. Os desvios relativos ao isocentros são expressos
em centímetros (cm).
Pela observação dos dados presentes no quadro 3, podemos verificar que, em média,
os desvios relativos à posição do isocentro, nas três direções analisadas são inferiores
a 0,129 cm.
O quadro 3 mostra que a média dos desvios é negativa para o sentido longitudinal Y (-
0,078 cm) e positiva para os outros dois sentidos (0,129 cm em X e 0,071 cm em Z).
No entanto, as medidas obtidas ao longo da direção X apresentam maior amplitude
( mínimomáximo ) de valores observados.
Fazendo a análise do box-plot (quadro 4), observamos a existência de “outliers” em X.
A mediana observada está muito perto do zero.
21
Da análise dos histogramas abaixo, (Quadro 5), pode ver-se que em qualquer uma
das direções analisadas (X, Y, Z) há uma maior concentração de desvios nulos e a
percentagem de desvios que não pertencem ao intervalo [-0,2; 0,2] é muito baixa.
Quadro 4 - Resumo dos casos e diagrama de extremos e quartis dos desvios
observados nas três direções em X, Y e Z.
22
Quadro 5 - Histogramas da distribuição dos desvios observados nas direções X, Y e Z.
Os histogramas com as frequências cumulativas do quadro 6 mostram também a
pequena percentagem de valores que não pertencem ao intervalo [-0,2; 0,2]
centímetros.
23
3.2.2 – Análise dos erros aleatórios e sistemáticos
Para cada direção e para cada doente, a medição do desvio entre a imagem de
referência e o momento de aquisição representa o erro total do posicionamento do
paciente para a sessão de tratamento em causa. Este deslocamento é uma
combinação dos erros sistemático e aleatório que ocorrem durante o posicionamento.
O erro sistemático de posicionamento de cada doente é dado pelo valor médio dos
deslocamentos ao longo do respetivo eixo, o que significa 18 observações para os
erros sistemáticos em cada uma das direções. Um dos doentes, com uma única,
aquisição teve de ser excluído.
Os erros aleatórios são representados pela dispersão dos dados individuais em torno
da média. Para cada doente, os deslocamentos aleatórios são determinados pela
subtração do deslocamento sistemático com o deslocamento observado. Para toda a
amostra, a distribuição dos desvios aleatórios é expressa por DP (desvio padrão) para
Quadro 6 - Histogramas com as percentagens cumulativas da distribuição dos desvios
observados nas direções X, Y e Z.
24
todos os valores aleatórios individuais, significando que há 49 observações para os
erros aleatórios em cada uma das direções.
Contagem Média Desvio padrão Mínimo Máximo
Desvio Sistemático em X 18 0,15 cm 0,40 cm -0,47 cm 1,45 cm
Desvio Sistemático em Y 18 -0,07 cm 0,15 cm -0,33 cm 0,27 cm
Desvio Sistemático em Z 18 0,13 cm 0,44 cm -0,47 cm 1,20 cm
Tabela 4 - Média, desvio padrão, mínimo, máximo para os desvios sistemáticos em cada
uma das direções.
Da observação dos resultados apresentados na tabela 4, pode ver-se que a média dos
desvios sistemáticos se encontram dentro do intervalo [-0,2; 0,2] cm, para todas as
direções. Estes resultados vêm ao encontro do que é apresentado nos gráficos abaixo
– quadro 7.
Quadro 7- Histogramas da distribuição dos desvios sistemáticos para as
direções X, Y, Z.
25
Analisando os resultados da tabela 5, pode ver-se que há valores dos desvios
aleatórios que não pertencem ao intervalo [-0,2; 0,2] cm, nas direções X e Z. Estes
resultados vêm ao encontro ao que é apresentado nos gráficos do quadro 8.
Contagem Desvio padrão Mínimo Máximo
Erro Aleatório em X 18 0,32 cm 0,07 cm 1,06 cm
Erro Aleatório em Y 18 0,18 cm 0,00 cm 0,71 cm
Erro Aleatório em Z 18 0,23 cm 0,00 cm 0,75 cm
Tabela 5 - Mínimo, máximo e desvio padrão para os erros aleatórios para cada uma das
direções X, Y, Z.
Quadro 8 - Histogramas da distribuição dos erros aleatórios para as direções X, Y, Z.
26
Na componente temporal dos três momentos de aquisição, não foram determinadas
diferenças estatísticas significativas (teste de Friedman(24), px= 0,915, py= 0,065 e pz=
0,934) em nenhuma das direções do eixo de coordenadas (X, Y, Z). Este resultado
deve-se ao facto de que, dos dezanove doentes analisados, apenas doze têm
informação completa nos três momentos de aquisição.
Este estudo apresenta como limitação a amostra ser reduzida e os momentos de
aquisição serem reduzidos.
3.3 – Evolução da mesa de tratamento
Um dos principais materiais usados no fabrico de sistemas de imobilização utilizados
em Radioterapia é a fibra de carbono(25 – 27). A mesa de tratamento em fibra de carbono
tornou-se o padrão no tratamento em Radioterapia devido às suas propriedades de
rigidez, leveza e resistência(27). Os benefícios da utilização deste material contribuíram
para mudanças no planeamento do tratamento de Radioterapia, devido à suposição
geral de que a atenuação dos sistemas de imobilização não é significativo(27, 29). Em
1991, De Mooy(28) caracterizou as propriedades da fibra de carbono e introduziu a fibra
de carbono em sistemas aplicados ao tratamento de Radioterapia. Meara(30) e
Langmack(31) investigaram a transmissão e o build-up em energias de 5 MV, 6 MV e 8
MV da fibra de carbono combinado com uma variedade de outros materiais de
plástico. De Ost et al(32) na sua investigação observaram que a atenuação no feixe de
radiação em material de fibra de carbono em energias de cobalto e feixe de 6 MV é de
1%(32). Reportou no seu estudo que a dose à superfície aumentou na ordem dos 18%
a 77% da dose máxima em energia de Cobalto, e de 21% a 55% da dose máxima em
fotões de 6MV. Higgins et al(33) validaram as conclusões de Ost et al e concluíram que
a percentagem de aumento de dose à superfície é maior para campos de dimensões
mais reduzidas. Carl et al(34) sugeriram que material de fibra de carbono com
espessura superior a 100 mg/cm2 deve ser evitado por energias de 4 MV para reduzir
a dose na pele em casos de dose total entre 54Gy e 60Gy. Myint et al(29) verificaram
que em campos de tratamento oblíquos usados no tratamento de patologia de mama,
SNC, pulmão, entre outros, dependendo da sua configuração geométrica, o campo de
tratamento pode passar pelas barras laterais da mesa de tratamento. Nestas
condições o feixe de radiação poderá sofrer uma atenuação até 16,2% da dose. Se
ignorado, este erro pode ser clinicamente significativo(29). Uma das principais
vantagens dos sistemas de imobilização em fibra de carbono no tratamento em
Radioterapia são as baixas limitações na angulação da gantry, o que não acontecia
antigamente devido à existência de estruturas à base de aço nas mesas de
27
tratamento(32 – 36). Em campos posteriores ou oblíquos, a mesa deve apresentar uma
atenuação mínima a feixes de alta energia (32 – 38).De Ost et al(32) no seu estudo
mostraram que inserções na mesa de tratamento em fibra de carbono foram mais
adequadas do que em polimetilmetacrilato e em fibras de madeira. Estudos realizados
por Meara et al(30) que envolveram a utilização de outros materiais além da fibra de
carbono, mostraram que a atenuação através da fibra de carbono era insignificante.
Segundo este estudo é preciso ter alguma atenção à utilização de campos oblíquos
posteriores. Vieira et al(38) comprovaram o que foi referido no estudo anterior ao
mediram uma atenuação de cerca de 15% do feixe em campos oblíquos posteriores
na irradiação de lesões de cabeça de pescoço. Os autores documentaram ainda no
estudo que existe uma atenuação do feixe em cerca de 3% a 5% da dose total(38).
Com a utilização de materiais entre o feixe de radiação e o doente, existe a
probabilidade aumentada de reações a nível da pele. Emami et al(39) investigaram a
tolerância normal do tecido à radiação. Wengstrom et al(40) mostraram que nenhum de
dois cremes profiláticos utilizados no seu estudo preveniu o aparecimento de reações
cutâneas. Higgins et al (33) mostraram que o efeito a nível da pele é maior em campos
de dimensões mais reduzidas (para campos de 10 cm x 10 cm a dose à superfície
aumenta quatro vezes, enquanto um campo de 40cm x 40 cm aumenta a dose à
superfície em duas vezes). Vários estudos foram feitos e publicados que indicam que
a atenuação da mesa em fibra de carbono poderá não ser tão insignificante com se
pensava(41). McCormack et al(25) observaram que extensão de mesa em fibra de
carbono poderá atenuar o feixe em 2% em incidências diretas, a cerca de 9% em
incidências obliquas em energias de 6Mv. Myint et al(29) concluíram que se desprezar a
atenuação do feixe de radiação pela mesa em fibra de carbono em campos
posteriores, poderemos estar a subestimar dose clinicamente significativa em cerca de
4% a 16%, dependendo da energia do feixe e ângulo de incidência. Outro dos pontos
levantados relaciona-se com a dose à superfície em alguns campos oblíquos
posteriores. Butson et al(42) realizaram medições em peliculas da dose à pele em
mesas em fibra de carbono, e relataram um aumento de 37 – 66 % da dose à pele em
campos oblíquos. A fibra de carbono foi inicialmente proposta como o material ideal
para a Radioterapia devido à sua força, rigidez e baixa densidade(26 – 28). Para
aplicação em Radioterapia, os estudos acima demonstram que existe atenuação do
feixe de radiação que não deve ser desconsiderada em campos oblíquos posteriores e
apresenta um efeito significativo de dose à pele(28, 32 - 42). O estudo de Hope et al(43)
demostra que energias mais altas de fotões utilizados em planos de IMRT, poderão ter
um efeito de poupar a pele que varia entre 5% a mais de 49% em certos casos. A
utilização de energias mistas em planos de IMRT em que se utilize feixe de radiação
28
que atravesse dispositivos em fibra de carbono resulta em doses mais baixas à pele
em cerca de 18%. Existem outros fatores menos vantajosos na utilização de fibra de
carbono em Radioterapia, como a necessidade de equipamentos específicos para a
produção dos dispositivos, aumentando o custo na sua produção assim como a sua
não total compatibilidade com exames de ressonância Magnética dado que a fibra de
carbono é material condutor, que pode aquecer e produzir artefactos de imagem na
Ressonância Magnética( 31).
29
3.4 – Projeto de mesa de tratamento robotizada
O colchão de vácuo é um sistema de imobilização utilizado em Radioterapia,
facilmente adaptável a um vasto número de patologias e limitações físicas do doente.
Deverá haver cuidado no seu manuseamento para garantir ao longo do tratamento
que a sua forma e vácuo se mantenham. O doente deverá ser treinado para o correto
reposicionamento diário.
Dos estudos apresentados por patologia – cabeça e pescoço e mama, na sua maioria,
a introdução de uma almofada de vácuo ou um colchão de vácuo tende a melhorar a
reprodutibilidade diária do tratamento, por ser mais confortável e diminui o erro
sistemático(10 – 12, 18).
A limitação do uso generalizado deste sistema de imobilização prende-se com o
elevado número de doentes tratados diariamente dificultando o seu armazenamento e
logística, bem como na manutenção das suas características de vácuo(8).
Considera-se que seria um avanço significativo para a Radioterapia se existisse um
sistema de imobilização que pudesse ser simultaneamente confortável, personalizado,
não deformável após a moldagem e que se adequasse à universalidade das
patologias tratadas em Radioterapia, reduzindo assim significativamente os custos de
armazenamento e logística existentes. Pretende-se com as várias áreas do
conhecimento, incluindo a Engenharia poder vir a construir uma mesa robotizada. Esta
mesa deve ter características técnicas que permitam a individualização e moldagem
ao corpo de cada doente, tendo assim em conta as limitações tanto anatómicas como
as provocadas pela doença. Pensamos ser possível integrar a mesa, que se molda de
forma a englobar todas as variações anatómicas dos doentes, para que o sistema de
planeamento possa calcular a dose contanto com todas as alterações físicas que o
feixe de radiação poderia sofrer ao atravessar a mesa robotizada – figura 4.
A construção da mesa robotizada assenta no conceito de estampagem comum dentro
da Engenharia Mecânica. Através de um processo de cópia por laser já é possível
criar informaticamente informação que permite ao computador fazer uma reconstrução
a 3D do contorno do doente. Esta informação servirá para criar um negativo do doente
que seria reproduzido na mesa robotizada.
Esta mesa robotizada seria constituída por pequenos “dedos” verticais que terão, no
seu conjunto, a forma do contorno do doente. Os “dedos” deslocam-se verticalmente
assumindo a posição já previamente estabelecida pela informação retirada do
mapeamento corporal por laser do doente. A construção dos dedos será redonda na
sua extremidade superior que estará em contacto com o doente, minimizando o
desconforto provocado por arestas vivas – ver anexo I.
30
Uma forma de garantir um correto posicionamento do doente na mesa de tratamento
robotizada, que corresponda ao local exato do negativo do corpo do doente, deve ser
estabelecida em quatro pontos de referência – cabeça e pescoço, ombros, pélvis e
pés.
Falta apresentar o desenho da mesa, o material em que é constituído e as contas
Espessura de polietileno: 10,00 mm
3.4.1 – Características físicas da mesa
A mesa robotizada deverá obedecer a princípios físicos que garantam a integridade da
sua estrutura suportando carga até 150 kg. Nesta situação devemos garantir também
que a sua flexão seja mínima, ao longo do seu deslocamento longitudinal. Para além
disto, a mesa de tratamento deve ser sólida para resistir ao dia a dia de um serviço de
Radioterapia e garantir que a interferência a nível de atenuação do feixe seja a mínima
possível.
Mihaylov et al, no seu estudo descreve uma mesa de tratamento convencional usada
em Radioterapia constituído por um núcleo de espuma coberta por uma folha de fibra
de carbono de 0,2 cm de espessura e com uma densidade de 0,7 g\cm3. O núcleo de
espuma tem uma espessura de 4,6 cm e uma densidade de 0,1 g\cm3 (44).
Para este projeto idealizou-se uma mesa constituída por polietileno e fibra de vidro,
por estes materiais serem de uso comum a nível industrial, sendo o custo associado à
sua fabricação baixo. Por outro lado, a resistência à tração da fibra de vidro é idêntica
à tração da fibra de carbono (3,53 GPa versus 3,45 GPa respetivamente) e um fator
Varrimento corporal com scanner
laser
Processamento de dados
Criação de um molde virtual
Transferência de dados para mesa
robotizada
Formação do molde negativo
Aquisição da TC de planeamento com
doente incorporado no molde
Planeamento do tratamento
Tratamento diário na mesa
robotizada.
Figura 4 - Esquema ilustrativo do percurso do doente desde o scanner por laser ao
tratamento em mesa robotizada.
31
de transmissão em energia de 6 MV idêntico (0,986±0,002 da fibra de vidro em
comparação com a fibra de carbono 0,984±0,002)(31). Embora a mesa seja composta
por polietileno e fibra de vidro, a comparação feita abaixo é realizada considerando
somente a fibra de vidro. A fibra de vidro possui características mecânicas que
permitirão uma utilização prolongada, sem que a resistência e estabilidade estrutural
se deteriore ao longo do tempo e das várias sessões de tratamento.
As características físicas dos materiais que constituem a mesa robotizada serão objeto
de estudo no contexto da atenuação que provoca aquando da passagem de radiação
pelos mesmos, com as características descritas na tabela 7.
Características físicas da mesa
Comprimento: 2825 mm
Largura: 800 mm
Espessura: 200mm
Espessura de fibra de vidro: 2 mm + 2 mm
Espessura de polietileno: 196 mm
Número total de dedos: 8580 unidades
Diâmetro dos dedos: 10 mm
Secção transversal total da mesa: 150000 mm2
Secção transversal de polietileno: 146800 mm2
Secção transversal de fibra de vidro: 3200 mm2
Proporção de fibra de vidro da mesa excluindo os dedos: 9,59%
Características Físicas dos dedos
Número total de dedos: 8580 unidades
Diâmetro dos dedos: 10 mm
Secção transversal de um dedo: 78,54 mm2
Hipótese 1 (dedos em fibra de vidro)
Proporção de fibra de vidro: 60,53%
Hipótese 2 (dedos em polietileno)
Proporção de fibra de vidro: 4,78 %
Tabela 6 - Caraterísticas físicas da mesa robotizada
32
O primeiro estudo foi realizado para estimar a secção transversal mínima da mesa de
forma a suportar um paciente de 150 kg. Realizou-se o cálculo com base na fórmula
matemática Sº = F/σ, em que Sº é a secção mínima da mesa, em milímetros
quadrados, F é a força exercida pelo paciente com 150 kg de massa, que corresponde
a 1472 Newtons (N) e σ é a tensão de rotura da fibra de vidro, corresponde a um valor
de 3600 N/mm2.
Sº = F/ σ
Sº = 1472 N : 3600 N/mm2
Sº = 0,409 mm2
O cálculo da secção mínima da mesa constituída na sua totalidade em polietileno para
um paciente com os mesmos 150 kg baseia-se na fórmula matemática:
Sº = F/ σ
Sº = 1472 N : 8 N/mm2
Sº = 184 mm2
A secção transversal mínima (Sº = 0,409 mm2) é muito inferior à secção transversal da
mesa em fibra de vidro, pelo que, não haverá rutura da mesa, mesmo que esteja
sujeita ao peso de um paciente com 150 kg. Estes dados permitem-nos, também,
afirmar que a mesa robotizada está apta para suportar massas superiores a 150 kg.
Por outro lado a secção transversal mínima para o polietileno (Sº = 184 mm2) é muito
inferior à secção transversal da mesa pelo que, não haverá rutura da mesma.
Estando o primeiro critério satisfeito, vamos estimar a flexão da mesa. Para tal
considere-se um paciente de 150 kg sentado na extremidade da mesa e que esta
poderá ter um deslocamento longitudinal máximo de 1,5 m.
O deslocamento vertical que a mesa robotizada terá (flecha) quando suporta o peso
do paciente é calculado através da fórmula: Y = y * ε, em que y é o deslocamento
longitudinal, 1500 mm, ε é a deformação elástica da mesa (adimensional) e E é o
módulo de elasticidade (módulo de Young)(45) da fibra de vidro que corresponde ao
valor de 940000 N/mm2.
σº é a tensão de elasticidade da mesa, quando sujeita ao peso (força) de um paciente
com 150 kg de massa e pode estimar-se como se mostra de seguida:
σº = F/A
σº = 1472 N : 3200 mm2
σº = 0,46 N/mm2
33
A deformação elástica da mesa é, então, determinada:
ε = σº/E
ε = 0,46 N/mm2 : 940000 N/mm2
ε = 4,8936 x 10-7 N/mm2
A flexão vertical que a mesa poderá ter, é dado por:
Y = 1500 mm x 4,8936 x 10-7 N/mm2
Y = 7,3404 x 10-4 mm
Repete-se os cálculos para a mesa constituída por polietileno. O deslocamento
longitudinal que a mesa robotizada terá (flecha) quando suporta o peso do paciente é
calculado através da fórmula: Y = y * ε, em que Y é o deslocamento vertical, 1500 mm,
ε é a deformação elástica da mesa (adimensional) e E é o módulo de elasticidade
(módulo de Young) do polietileno que corresponde ao valor de 102 N/mm2.
σº é a tensão de elasticidade da mesa, quando sujeita ao peso (força) de um paciente
com 150 kg de massa.
σº = F/A
σº = 1472 N : 3200 mm2
σº = 0,46 N/mm2
ε = σº/E
ε = 0,46 N/mm2 : 102 N/mm2
ε = 4,51 x 10-3 N/mm2
Y = 1500 mm x 4,51 x 10-3 N/mm2
Y = 6,76 mm
Pelos resultados obtidos, podemos afirmar que a flexão que a mesa em fibra de vidro
terá é muito reduzida e por conseguinte, quando esta tem um deslocamento
longitudinal correspondente a 1.5 m fletirá 7,3404 x 10-4 mm, valor que pode ser
desprezado. Assim, estes dados permitem-nos afirmar que uma mesa robotizada e
com a estrutura apresentada no anexo 1 é suficientemente resistente para
corresponder às solicitações do uso diário em tratamentos de Radioterapia. Por outro
lado, se considerar-mos a mesa constituída na sua íntegra em polietileno, podemos
afirmar que a flexão que a mesa em polietileno terá é um valor a considerar e por
34
conseguinte, quando esta tem um deslocamento longitudinal correspondente a 1,5 m
fletirá 6,76 mm. Este valor deve-se às características inerentes ao polietileno que
possuí uma elevada plasticidade e a sua deformação com o tempo, pode não ser
recuperável.
Um aspeto importante é o cálculo da tensão de compressão nos dedos, uma vez que
o paciente não ocupa completamente a superfície total da mesa, quando se senta
sobre ela. Vamos convencionar que a superfície ocupada pelo paciente é de 400 x 300
mm2. Nesta superfície teremos um total de 520 dedos.
Neste estudo convencionamos que o paciente tem uma massa de 150 kg que se
distribui pelos 520 dedos da mesa, a que corresponde uma massa de 0,289 kg (2,84 N
de força) por cada um dos dedos.
A fórmula matemática para o seu cálculo da tensão de compressão dos dedos será:
σ* = F/ S*
em que S* corresponde à secção transversal dos dedos, no valor de 78,54 em
milímetros quadrados, F* corresponde à força exercida pelo paciente com 150 kg de
massa (2,84 N), em cada um dos 520 dedos e σ* corresponde à tensão exercida sobre
um dedo, que suporta uma força de 2,84 N em N/mm2.
σº = 2,84 N : 78,54 mm2
σº = 0,036 N/mm2
O valor da tensão de compressão 0,036 N/mm2 é muito inferior às tensões de
compressão de rutura da fibra de vidro (Hipótese 1) 35x107 N/mm2 e do polietileno
(Hipótese 2) 3 x107 N/mm2(45). Portanto, os dedos são tecnicamente capazes de
suportar o peso do paciente que será sujeito a tratamentos de Radioterapia.
3.4.2 – Validação virtual da mesa robotizada em condições de
tratamento
A mesa robotizada proposta tem na sua composição fibra de vidro e polietileno.
Apresentam-se duas hipóteses com percentagens diferentes de cada material. A
primeira hipótese considera a construção dos dedos autoajustáveis ao contorno
externo do doente, em fibra de vidro. A segunda hipótese é a construção dos dedos
em polietileno.
35
A proporção do material é descrito na tabela abaixo.
Proporção dos materiais
Hipótese 1 Hipótese 2
Fibra de Vidro 60,53% 4,78%
Polietileno 39,47% 95,22%
Tabela 7 - Proporção dos materiais utilizados na construção da mesa nas duas hipóteses
apresentadas.
A fibra de vidro é composta de 72% de sílica (SiO2), 0,7% de Alumina (Al2O3) e 27, 3%
de sulfato de sódio (Na2SO4). O polietileno é um polímero constituído por oxigénio e
hidrogénio. As densidades do polietileno e da fibra de vidro são respetivamente de
0,92 g/cm3 (46) e 1,80g/cm3 (47). Estas informações são importantes para a validação
virtual das duas hipóteses de mesa.
O objetivo principal do planeamento de um tratamento usado em Radioterapia é
determinar como a dose prescrita é depositada no tumor avaliando e reduzindo os
possíveis efeitos nos tecidos sãos ou OAR's adjacentes.
A validação da mesa robotizada foi realizada num sistema de cálculo independente
(não de uso clínico), recorrendo um algoritmo de cálculo de Monte Carlo com
simulação do feixe de 6 MV acelerador Trilogy® VARIAN® (Medical Systems, Palo Alto,
CA) realizado no software de simulação BEAMnrc/EGSnrc e cálculos de dose em
fantoma realizados no DOSXYZnrc(48, 49). Este sistema de simulação foi previamente
modelado e validado por Borges et al(50).
Simulou-se a irradiação de um campo de 10x10 cm2 a 100 cm de distância do foco
primário de eletrões, com a gantry posicionada com angulação de 180º para avaliar a
atenuação de diferentes tipos de mesa em função do material que a constitui. Para tal,
nas simulações coloca-se um fantoma de água para avaliação das curvas de dose
depositada na água. Estudaram-se as seguintes situações se a mesa fosse composta
por uma espessura de:
A. Água;
B. Fibra de vidro;
C. Polietileno
36
O esquema das simulações é mostrado na figura 5.
Figura 5 - Esquema das condições simuladas para avaliação de atenuação da mesa
robotizada, sob diferentes hipóteses simples de constituição.
Para além destas simulações realizaram-se também simulações mais complexas com
mistura de materiais para a constituição física da mesa. As hipóteses simuladas são
apresentadas na figura 6. Em D simulou-se uma mesa constituída por duas camadas
externas de fibra de vidro de 6 cm de espessura cada, sendo o interior da mesa
constituída por polietileno, com uma espessura de 8 cm – constituição esta a que se
chamou Sandwich A. Em E variaram-se as espessuras das camadas de fibra de vidro
para 0,5 cm e polietileno para 19 cm – Sandwich B.
20 c
m
Água
Fantoma
A
20 c
m
Fibra-Vidro
Fantoma
B
Água
20 c
m
Polietileno
Fantoma
C
Água
37
Figura 6 - Esquema das condições simuladas para avaliação da atenuação da mesa robotizada,
sob diferentes hipóteses complexas de constituição da mesa.
Os detalhes usados na simulação de Monte Carlo encontram-se no anexo II. Depois
de simuladas estas cinco situações, traçou-se um perfil de dose ao longo do fantoma,
no eixo central do feixe para efeitos de comparação das cinco situações apresentadas.
Os resultados encontram-se na figura 7.
Figura 7 - Perfil de dose no eixo central com normalização para a água.
20 c
m
Polietileno
Fantoma E Sandwich B
Água
Fibra-Vidro
Fibra-Vidro
0.5 cm
19 cm
0.5 cm
20 c
m
Polietileno
Fantoma D
Sandwich A
Água
Fibra-Vidro
Fibra-Vidro
6 cm
8 cm
6 cm
Percentagem
de dose (%)
Profundidade
em cm
38
Os resultados apresentados na figura 7 foram normalizados para a dose máxima
simulada para a situação mais simples de a mesa ser constituída por água. Atendendo
a estes resultados pode-se constatar que à profundidade de 20 cm, as hipóteses de
mesa que mais atenuam o feixe são as que tem maior quantidade de fibra de vidro
(situação B e D). Dada a incerteza das simulações não se pode afirmar com clareza
grandes variações entre as hipóteses de a mesa ser constituída por água, polietileno
ou a situação E (com maior proporção de polietileno).
39
4 – Discussão
O sucesso do tratamento utilizando as mais variáveis modalidades depende do
reposicionamento preciso e reprodutível do doente (2 – 3). O uso desadequado dos
sistemas de imobilização pode resultar em falhas na localização e irradiação do
volume alvo, aumentando o risco de recorrência local e das comorbilidades por
irradiação dos tecidos sãos adjacentes(5).
Um parâmetro importante na comparação dos dispositivos de imobilização é o conforto
do doente. No caso de utilização de máscaras, a fixação deve ser rígida o suficiente
para limitar movimentos, mas de forma a que seja tolerado pelo doente(5). O mesmo
deverá acontecer com os sistemas de apoio crânio-cervical com as almofadas de
vácuo, de modo a diminuir o erro associado ao movimento ântero-posterior(32). No
entanto, e de acordo com os autores, mais estudos serão necessários realizar para a
concretização de técnicas mais exigentes e conformacionais (10, 11). O estudo de
Ruschin et al(11) refere que o uso de o sistema de vácuo para o reposicionamento de
doentes com lesões intracranianas, embora forneça uma excelente imobilização,
apresenta ainda “pequenas” incertezas associadas ao reposicionamento da frame. Os
autores também mencionam que é necessário estudar e trabalhar na melhoria do
reposicionamento e na precisão do tratamento de cada tratamento(11). Analisou-se
também o estudo de Zhang et al(51) em que se adquirem imagens em 3D enquanto o
doente permanece imobilizado em posição de tratamento com o intuito de analisar as
incertezas nas diferentes rotações anatómicas no cancro de cabeça e pescoço.
Evidencia-se que os doentes foram planeados recorrendo a um sistema de
imobilização crânio-cervical frequentemente utilizado na maioria dos departamentos de
Radioterapia. Teoricamente, as mudanças de configurações verificadas ao longo do
tratamento tais como a diferença na posição de volume de tumor no planeamento em
contraste com o volume do tumor devem ser definidas durante as várias frações de
tratamento. Na realidade, os tecidos moles são difíceis de visualizar e podem mudar
durante o decurso do tratamento devido ao emagrecimento acentuado e alterações
das dimensões da lesão. As estruturas ósseas são geralmente utilizadas como pontos
de referência para o alinhamento dos doentes em patologia de cabeça e pescoço. É
evidente que quanto mais perto de estruturas ósseas estiver a lesão, mais fácil será
determinar as imprecisões na reprodutibilidade diária do tratamento(51 - 53).
Os fatores que contribuem para as incertezas no reposicionamento do doente nas
diversas frações de tratamento podem dever-se a três causas principais(14, 54, 55):
40
As diferenças sistemáticas entre o dispositivo de imobilização na simulação e
no tratamento;
Incertezas aleatórias no reposicionamento diário e mudanças residuais devido
a erros de execução durante o processo de correção de imagem portal ou
rotação anatómica;
Tendências causadas por variação da anatomia – diminuição do tumor e/ou
perda de peso (entre outras)(14, 54, 55).
O mesmo estudo(14) adverte que as incertezas de carácter aleatório podem ser
minimizadas com o recurso a dispositivos de imobilização mais adequados. O uso do
apoio crânio-cervical usualmente utilizado para todos os doentes pode não fornecer
um ótimo ajuste à curvatura do pescoço de cada doente. O estudo de Oita et al(56)
propõe uma monitorização apertada da posição do volume alvo, mesmo com a
utilização de uma máscara individualizada. Sugerem que técnicas de imobilização
mais rigorosas podem ser uma possível solução para a redução da incerteza no
reposicionamento diário do doente.
No caso da patologia da mama, o posicionamento em decúbito ventral ou dorsal já foi
objeto de estudo de vários grupos de investigação, considerando que a posição em
decúbito ventral é uma técnica que reduz a dose no tecido normal – coração e pulmão
ipsilateral(12 – 19). Por exemplo, doentes que necessitem de irradiação axilar, a
cobertura do PTV pela isodose de referência dos gânglios axilares pode ser menor em
comparação com o tratamento realizado em decúbito dorsal(18). Esta dificuldade pode
ser ultrapassada com a utilização de IMRT no tratamento da mama e áreas
ganglionares(15, 18). Alguns fatores que poderão influenciar o aumento do erro
sistemático em doentes posicionados em decúbito ventral poderá estar associado á
configuração do dispositivo e fatores inerentes ao doente(19). O dispositivo para tratar
os doentes com cancro da mama em posição de decúbito ventral é confortável e
portátil. O uso de um colchão de vácuo para a recolocação do braço homolateral
aumenta a reprodutibilidade, assim como a indexação do dispositivo à mesa de
tratamento. Embora o braço esteja numa posição estável, os autores mencionam que
os doentes poderiam posicionar o braço de formas diferentes ao longo do decurso do
tratamento. Um dos fatores mais comum e importante é o da obesidade dos doentes,
porque a gordura subcutânea permite tatuagens mais móveis levando a uma maior
imprecisão no posicionamento do doente(15-19). O desenvolvimento de seroma da
mama e a sua diminuição ao longo do tratamento poderá também contribuir para o
aumento de imprecisões no tratamento(19).
41
Em doentes com cancro da próstata, vários estudos tentam relacionar o movimento da
próstata com o posicionamento utilizado(20-23). Em decúbito dorsal, o movimento da
próstata é influenciado pelos movimentos respiratórios(21).
Os dados apresentados no estudo da análise dos desvios em doentes planeados com
o recurso ao colchão de vácuo, corroboram que este é um bom método de
imobilização, uma vez que o erro associado ao reposicionamento diário é aceitável.
Por outro lado, as patologias em questão podem levar a um maior movimento
involuntário por parte do doente durante o tratamento, bem como uma maior
degradação da forma do colchão. O rigor na aplicação do tratamento levou a uma
percentagem elevada de verificação diária (63,2%) e posterior correção. Este facto
levou a maior consumo de tempo útil de acelerador. Tem como limitação a dimensão
da amostra, bem como os momentos de verificação serem reduzidos.
Em técnicas de tratamento mais conformais ou em técnicas especiais, como IMRT, a
otimização do feixe de radiação permite conformar a dose no alvo clínico, e
simultaneamente, reduzir dose nos tecidos circundantes. A orientação dos campos de
tratamento pode ser conseguida por diferentes ângulos de gantry e pela rotação da
mesa de tratamento. Estas rotações permitem conformar o feixe à zona de interesse, e
faz com que o feixe possa passar através de diferentes materiais, como a mesa de
tratamento, o sistema de imobilização, apoio crânio-cervical ou outro sistema de
suporte(25 – 27). Alta absorção de feixe pode ser atribuída à atenuação provocada pela
mesa e pelos dispositivos de tratamento. Se o feixe de radiação passa através destes
materiais antes de chegar ao doente, pode provocar mudanças inaceitáveis na
distribuição de dose, que devem ser consideradas no sistema de planeamento(25).
O desenvolvimento tecnológico tem permitido melhorar a precisão no tratamento de
Radioterapia(1 – 5). Os métodos de imobilização existentes parecem não acompanhar o
desenvolvimento tecnológico(31). Moldes termoplásticos são realizados para reduzir o
movimento de doentes com patologia de cabeça e pescoço(10, 11, 51 - 53). Moldes em
poliestireno (colchões de vácuo) podem ser feitos para impressão da anatomia do
doente por vácuo(18). Inovações tecnológicas permitem a aquisição de imagem
tridimensional não invasiva. Esta técnica está disponível em outras áreas da saúde.
Exemplo disso é o estudo de desordem alimentar de Stewart et al(57), que demonstra
que a aquisição tridimensional de scanner por laser e posterior analise computorizada,
permite uma maior perceção da alteração de dimensões de certas partes do corpo
humano comparado com o mapeamento fotográfico em 2D. Esta técnica de
mapeamento do corpo humano poderá ser facilmente adaptada à área da
Radioterapia. Dispositivo de verificação do posicionamento do doente com base num
sistema que integra uma câmara e um laser é utilizado em conjunto com o registro do
42
posicionamento com imagem de TC(58). Com este agrupamento, é possível verificar
desvios com precisão de 1 mm e 1º. Atualmente está disponível o fabrico de máscaras
pelo processo de mapeamento 3D com recurso a scanner por laser. O scanner manual
é realizado por um dispositivo que comporta duas câmaras em miniatura e um gerador
laser embutido centralmente. Este calcula a posição de cada ponto da superfície por
triangulação. O doente permanece imóvel enquanto o Técnico de Radioterapia varre
manualmente a face do doente. Os dados são processados e uma imagem é gerada
simultaneamente ao processo de varrimento. A digitalização real demora normalmente
cerca de vinte segundos(58, 59).
Após a análise dos estudos mencionados apresenta-se uma hipótese de mesa
robotizada, que tem como objetivo uma personalização da mesa de tratamento. A
informação gerada é integrada no sistema de planeamento para melhor compreensão
das alterações físicas provocadas pela passagem da radiação pela mesa antes de
interagir com o doente. Para uma melhor compreensão do impacto da estrutura da
mesa robotizada, deverá ser incluído em próximos estudos a simulação das matérias
presentes nas mesas de tratamento usadas atualmente, com as características
apresentadas nesta investigação. Pensa-se que esta adaptação por parte da mesa ao
contorno externo do doente poderá representar uma mais-valia no tratamento de
Radioterapia, uma vez que poderá levar a um maior conforto e reprodutibilidade do
mesmo.
43
5 – Conclusão
Ao longo do trabalho e através da literatura consultada, consciencializamo-nos de
como nos últimos vinte anos houve uma grande evolução no tratamento de
Radioterapia em doentes com cancro. Novas técnicas de irradiação foram
desenvolvidas e aperfeiçoadas, devido à maior capacidade de localização por imagem
da zona a tratar(1 - 3). Atualmente é sentida com frequência a necessidade de novas
tecnologias de modo a acrescentar uma nova possibilidade de tratamento mais
conformal, mais rápido e mais eficaz que se traduz no aparecimento de novos
aceleradores. Denota-se, no entanto, uma displicência relativamente aos sistemas de
posicionamento e imobilização que se traduz em menor número de estudos que
abrangem esta problemática. No dia-a-dia observa-se que os doentes com limitações
severas provocadas pela doença olham para os aparelhos de tratamento como
“monstros” de grande tamanho e de alta tecnologia, mas olham para os sistemas de
imobilização e posicionamento com alguma indiferença embora sejam essenciais para
um tratamento de qualidade
A generalidade dos artigos consultados conclui que os sistemas de imobilização
utilizados em Radioterapia são ajustados à patologia e ao doente conferindo a rigidez
e a imobilização adequada. No caso da patologia de cabeça e pescoço, a utilização de
suporte crânio cervical individualizado pode resultar na diminuição de erros de
posicionamento em comparação com o suporte utilizado na maioria dos serviços de
Radioterapia(10). Verifica-se que erros inter e intra-fração, em especial no movimento
de rotação, foram reduzidos com a utilização do sistema de apoio individualizado de
cabeça e pescoço(14 – 11). A ausência de diferenças significativas entre os dois apoios
foi reportada na parte inferior do pescoço, possivelmente devido ao facto do apoio
individual não contemplar a moldagem posterior de todo o pescoço(10). A precisão no
reposicionamento diário por uso de um sistema de imobilização ajustado ao doente
pode auxiliar na redução segura das margens, podendo no entanto, ser
desconfortáveis para o doente(32).
Na segunda patologia abordada neste estudo (cancro de mama), o tratamento pode
ser realizado em decúbito dorsal ou ventral(12 – 19). A técnica em decúbito ventral é
conhecida pela diminuição da dose a nível do pulmão ipsilateral, do coração e da
mama contra lateral. Alguns estudos mencionados apontam para um erro no
reposicionamento e um maior consumo de tempo no alinhamento em que o doente
está posicionado em decúbito ventral, embora possa ser viável e bem tolerado pelos
doentes. Os erros associados ao reposicionamento do doente podem, como é referido,
44
serem maiores na posição em decúbito ventral comparado com o decúbito dorsal. Os
erros tendem a diminuir por otimização do posicionamento do doente no sistema de
imobilização, pela colocação de tatuagens em zonas do corpo que apresentem menor
variabilidade, tanto pelo treino e experiência dos Técnicos de Radioterapia na
realização da técnica, bem como pela otimização dos meios de verificação por
imagem(12 – 19). O autor constatou que devido à maior probabilidade da existência de
erro sistemático, poderá haver a necessidade de aumentar as margens de CTV-PTV
na posição em decúbito ventral. O mesmo autor refere que a IMRT pode ser uma
mais-valia na irradiação da mama e das áreas ganglionares adjacentes. Ainda
menciona no seu artigo, que esta técnica para ser implementada clinicamente, é
necessário assegurar a reprodutibilidade diária da posição do doente, nomeadamente
a níveis da posição da cabeça e do ombro. Medidas adicionais devem ser tomadas
para garantir o setup do doente com a utilização de técnicas mais conformacionais(19).
A utilização de um colchão de vácuo na região da cabeça e dos braços e de imagens
de verificação diária para a localização da região a tratar poderá diminuir a
probabilidade de variação do posicionamento, além de garantir um maior conforto para
o doente. Estudos adicionais deverão ser desenvolvidos de modo a permitir uma maior
otimização do dispositivo de decúbito ventral antes de se tornar uma opção terapêutica
padrão(16- 19 ).
Sistemas de imobilização perfeitos não existem. O colchão de vácuo apresenta-se
como uma boa alternativa em situações que careçam de uma maior adaptabilidade
não alcançada pelos sistemas de imobilização comuns. Um outro aspeto importante
relaciona-se com a maior adaptabilidade do colchão de vácuo às limitações inerentes
ao doente. No estudo que se realizou sobre os desvios em doentes planeados e
tratados com o colchão de vácuo, dentro das limitações já referidas e associando aos
estudos científicos sobre a sua utilização, podemos aceitar que é um bom método de
imobilização, embora deva-se realizar periodicamente uma verificação às condições
de vácuo e providenciar novo planeamento se se verificar degradação do colchão e a
não garantia da correta irradiação do PTV (7 – 8). A verificação deve ser feita avaliando
o estado do colchão, que consiste na observação das marcações iniciais que tem
correspondência direta com os laser, em conjunto com a programação de imagem
guiada diária e com a dose acrescida incorporada no planeamento do doente. A
amostra do estudo dos doentes tratados em colchão de vácuo foi de 19 doentes.
Pensamos que uma amostra maior e que obedeça ao protocolo eNAL(60) dedicada a
uma única patologia, poderá apresentar ou não uma maior realidade sobre a
necessidade de recorrer a imagem guiada diária.
45
Consideramos que um salto tecnológico nos sistemas de imobilização poderá
contribuir para um maior conforto do doente. O projeto apresentado de mesa
robotizado pretende dar um cunho de personalização ao contorno externo do doente a
tratar. Por outro lado, é um sistema de imobilização individual com características de
moldagem ao doente, sem perda de vácuo e sem ocupar espaço físico, em que os
materiais utilizados apresentam um custo associado à sua produção menor
comparado com o custo da utilização de mesas convencionais em fibra de carbono(31).
Este projeto leva em conta as limitações já estudas em mesas de fibra de carbono
convencionais(25 – 42). Sabe-se que existe uma atenuação significativa do feixe de
radiação que atravessa a mesa de tratamento e o dispositivo de imobilização em fibra
de carbono(25). Alguns autores referem que embora a fibra de carbono seja
radiotransparente não pode ser ignorado a existência de erros e por vezes
clinicamente significativos(27-33). A solução referida passa pela incorporação da mesa
no cálculo de dose, embora esta não seja linear devido às diferenças estruturais e de
compósitos utilizados entre a mesa de TC de planeamento e a mesa do tratamento(25).
É constatado por outro autor que devido ao diferente processo de fabrico das mesas
de tratamento e ao risco associado de reação cutânea, as propriedades dosimétricas
da mesa em fibra de carbono, devem ser cuidadosamente examinadas pelos
respetivos profissionais da equipe de Radioterapia e devem ser levadas em conta
durante o planeamento, considerando a sua influência sobre o cálculo dosimétrico(61).
A atenuação do feixe de radiação varia com a angulação de incidência, comparado
com medições em campos diretos. A dimensão da espessura da mesa robotizada
apresentada neste projeto poderá induzir a uma atenuação do feixe entre 60 a 65%.
Uma possível solução poderá passar pela diminuição da espessura da mesa. Se
considerar-mos a espessura da mesa de 10 cm, a atenuação do feixe seria
sensivelmente de 35%. Sugere-se que a atenuação da mesa seja considerada no
cálculo de dose em base individual(25). Outro aspeto a considerar é a radiação ao nível
da pele que poderá ser aumentada com o uso deste dispositivo(26-28,42). A utilização de
um misto de energias principalmente em campos posteriores ou oblíquos posteriores
poderá diminuir a dose á pele(43). Existe também um autor que no seu estudo sobre
desordens alimentares, identifica que o mapeamento informático do corpo do doente
através de laser sobrepõe-se à comparação tradicional de fotografias a 2D(57). Esta
ideia transposta para o modelo apresentado de mesa robotizada, pensamos que
permitiria diagnosticar alterações físicas do doente durante as várias sessões de
tratamento diárias, como por exemplo o emagrecimento. Uma das vantagens que este
sistema poderá ter é a possibilidade de comparação do primeiro mapeamento a 3D,
usado para a formação do negativo do doente na mesa, com um segundo
46
mapeamento do doente. As diferenças estruturais apresentadas poderão fornecer
indicações para o replaneamento dosimétrico do doente ou a continuação do
tratamento. O projeto de mesa robotizada apresentado foi pensado com o intuito de
tentar contribuir para a resolução das problemáticas referidas.
Acrescenta-se que as futuras linhas de investigação devem consistir no fabrico do
modelo apresentado, na criação de critérios de validação do modelo e testá-los em
condições reais.
47
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53
7 – Anexo I
54
Figura 8 - Esquema de mesa de tratamento robotizada
55
7 – Anexo II
56
Parâmetros da Simulação:
Materiais:
MEDIUM=Polietileno
RHO= 9.2000E-01 g/cm3
CH2
MEDIUM=Fibra-Vidro
RHO= 1,88 g/cm3
ASYM=SI,Z=14.,A= 28.088, RHOZ(%)= 2.40000E-01
ASYM=O ,Z= 8.,A= 15.999, RHOZ (%)= 4.00200E-01
ASYM=AL,Z=13.,A= 26.982, RHOZ (%)= 2.80000E-03
ASYM=NA,Z=11.,A= 22.990, RHOZ (%)= 7.80000E-02
ASYM=S ,Z=16.,A= 32.064, RHOZ (%)= 3.90000E-02
Incerteza estatística da simulação (média) ~1.2%
Resolução:
a) De 0 a 20 cm profundidade: 0.2 x 0.2 x 0.5 cm3
b) De 20 a 25 cm: 0.2 x 0.2 x 0.2 cm3
c) De 25 a 35 cm: 0.2 x 0.2 x 0.5 cm3
d)De 35 a 55 cm: 0.2 x 0.2 x 1.0 cm3
AE = ECUT = 0.521 MeV; AP = PCUT = 0.01 MeV (cortes de energia para o
transporte de eletrões e fotões)